挑战天文共识:新研究称太空中的水冰并非完全无法结晶
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2025-07-10 13:10:44
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IT之家 7 月 10 日消息,科技媒体 Space 今天(7 月 10 日)发布博文,报道称最新研究挑战天文共识,发现太空中的水冰(water ice)为无序结构,部分也能结晶。

IT之家援引博文介绍,地球上保持冰形态,相对“比较温暖”,因此在足够能量情况下,水分子会类似于雪花的对称性,形成一个有序的、晶体的结构。

而现有天文学的一个共识是,在太空中,温度骤降至零下 100 到 200 摄氏度,因此太空中的水冰是无法结晶的无序结构。

土卫二(Enceladus)的水蒸气喷流进入太空,然后水蒸气冻结并重新降落在冰卫星的表面,如果按照此前共识,这些水冰不会有地球上雪花那样复杂的结构。

不过最新研究建模,表明在太空中的水冰,在无序结构中,最多有25%可以由晶体组成。

伦敦大学学院和剑桥大学的迈克尔・B・戴维斯表示:“我们现在更深入了解宇宙中最常见的水冰在原子层面的形态。这很重要,因为冰参与了多种宇宙过程,比如行星的形成、星系的发展,以及物质在宇宙中的运动。”

研究人员首先进行了两种不同的模拟。一种通过以不同的速率冷却水至零下 120 摄氏度,以形成虚拟的冰块,但它们以不同的方式冻结。另一种模拟从大块均匀间距的冰分子开始,然后随机打乱这些分子。

第一次模拟产生的冰并不是纯粹的无序冰,而是最多有 20% 的结晶,冰晶直径仅为 3 纳米,嵌入无序冰结构中的间隙。第二次模拟甚至达到了 25% 的冰晶比例。

研究人员还通过 X 射线束,穿过通过各种方法形成的无序冰,并观察冰的分子结构对 X 射线的反射,研究团队发现,无序冰的真实结构与模拟产生的一致。

为了进一步确认,研究团队对他们制造的无序冰进行了“再结晶”,并发现冰的晶体结构取决于无序冰最初是如何形成的。如果完全无序的纯无序冰不保留任何结晶结构,那么它应该不会保留其早期形态的记忆。

(转自:网易科技)

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